桃園生草對土壤養分及酶活性的影響

郭磊　宋宏峰　俞明亮　張斌斌　汪晨雨

摘要：在南京地區桃園行間播種黑麥草（Lolium perenne L.）和紫花苜蓿（Medicago sativa L.），以自然生草為對照，研究不同生草方式對桃園土壤不同土層含水率、酸堿度、酶活性及土壤養分的影響。結果表明，種植黑麥草0～20 cm土層的全氮、全磷、速效磷、速效鉀含量比自然生草分別顯著提高47.19%、36.59%、66.25%、7.85%，種植紫花苜蓿的土壤全鉀、堿解氮含量比自然生草分別顯著提高9.51%、39.83%（P<0.05）；種植黑麥草、紫花苜蓿可整體提高土壤過氧化氫酶、磷酸酶活性，其中0～20 cm土層的過氧化氫酶活性各提高13.49%，20～40 cm土層的過氧化氫酶活性分別提高19.13%、32.17%；種植黑麥草對提高土壤有機質含量、含水率的總體效果優于紫花苜蓿、自然生草。

關鍵詞：桃園；果園生草；土壤營養；酶活性；黑麥草；紫花苜蓿

中圖分類號： S662.106 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2017）19-0205-03

收稿日期：2015-12-10

基金項目：現代農業產業技術體系建設專項（編號：CARS-31）；江蘇省農業三新工程（編號：SXGC[2014]300）；江蘇省農業科技自主創新資金[編號：CX（15）1020]。

作者簡介：郭 磊（1984—），男，山西太原人，碩士，助理研究員，主要從事果樹栽培生理研究。E-mail：guolei_92@163.com。

通信作者：俞明亮，研究員，主要從事桃育種研究。E-mail：mly1008@aliyun.com。 長期以來，清耕是我國果園管理維護的主要農藝措施，有防蟲害、操作簡單等特點。但是近年研究發現，長期清耕容易導致土壤板結、有機質下降、土壤養分失衡等一系列土壤退化問題[1-3]，進而對果實品質提高、產量增加造成不利影響，果園可持續發展形勢嚴峻。有研究表明，果園生草能夠增加土壤有機質含量、提高土壤肥力[4-6]，改善果園生態環境，縮小土壤的溫濕度變化幅度[7]；能夠提高果實品質和產量[8]，增加害蟲天敵數量，減少果樹病蟲害的發生[9-10]。果園生草是全方位提升果園綜合生產能力與效率、實現果樹產業可持續發展的土壤管理模式[11]，而果園生草對土壤影響的研究結果國內外并不完全一致[2]。

目前，生草方式主要有人工種草、自然生草2種，而我國人工種草技術、生草果園面積至今推廣發展較慢，究其原因主要是對不同草種不同地域適應性的相關研究不夠深入[12]。因此，進一步探討不同生草方式對桃園土壤水肥調控效果，完善果園生草配套技術，對加快果園生草技術的示范與推廣，實現中國桃產業的可持續發展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2013—2015年在江蘇省農業科學院果樹研究所桃園進行。桃園所處位置為亞熱帶季風氣候，年降水量為 1 200 mm，四季分明；年平均溫度為15.4 ℃，年極端氣溫最高為39.7 ℃，最低氣溫為-13.1 ℃。試驗桃樹品種為霞暉8號，南北行向種植。

1.2 試驗設計

供試牧草為1年生禾本科植物黑麥草（Lolium perenne L.）和多年生豆科草本植物紫花苜蓿（Medicago sativa L.），以自然生草對照（CK），共3個處理，重復3次，采取單因素隨機區組設計。黑麥草、紫花苜蓿采用行間生草模式，于每年10月上旬播種，播種量均為30 kg/hm2；從第1年（2013年）開始，每年4—5月與自然生草同時刈割，并作為綠肥均勻覆蓋桃園及生草帶，同年9月下旬再次刈割、翻壓。桃樹、牧草的田間管理措施同一般果園。

1.3 土樣采集

2015年9月下旬即人工種植黑麥草和紫花苜蓿3年，每小區按5點取樣法，用土鉆分別采集深度為0～20、20～40 cm的土樣；分層混勻，剔除石塊、植物殘根等雜物，并用無菌塑料袋裝好，迅速帶回實驗室；風干，研磨，過1 mm篩，待測。

1.4 測定指標與方法

全氮、堿解氮含量分別采用硫酸-高氯酸消煮法、堿解-擴散法測定，土壤全磷、速效磷含量采用鉬銻抗比色法測定，全鉀、速效鉀含量采用原子吸收光譜法測定，有機物含量采用K2Cr2O7氧化外加熱法[13]測定。蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，以葡萄糖mg/g（37 ℃，24 h）表示；脲酶活性采用苯酚鈉比色法測定，以NH3-N mg/g（37 ℃，24 h）表示；過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定，以 0.02 mol/L KMnO4 mL/g（25 ℃，20 min）表示；堿性磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測定，以酚 mg/（g·d）（37 ℃，24 h）表示；土壤pH值、含水量分別采用電位法、烘干法[14]測定。測定3次，取平均值。

1.5 數據分析

采用Excel 2007、DPS軟件進行數據整理、圖表繪制和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 生草桃園不同土層土壤養分含量的變化

由表1可見，不同土層各處理的土壤養分含量存在一定差異；土層深度為20～40 cm的土壤其全氮、全磷、堿解氮含量多小于對應生草方式0～20 cm的土壤；人工種草可明顯提高0～20 cm土層的土壤養分含量，其中種植紫花苜蓿和黑麥草的土壤其全氮、全磷、堿解氮、速效磷含量均顯著高于自然生草處理（P<0.05）；種植紫花苜蓿的土壤，其0～20 cm土層的全鉀、堿解氮含量相對最高，分別為17.39 g/kg、102.44 mg/kg，較自然生草分別顯著提高9.51%、39.83%（P<0.05）；種植黑麥草的土壤，其0～20 cm土層的全氮、全磷、速效磷、速效鉀含量相對最高，分別為1.31 g/kg、1.12 g/kg、8.03 mg/kg、111.00 mg/kg，較自然生草分別顯著提高 47.19%、36.59%、66.25%、7.85%（P<0.05）。endprint

2.2 生草對桃園不同土層土壤酶活性的影響

由表2可見，由于酶的種類及土壤深度的不同，除土壤脲酶外，蔗糖酶、過氧化氫酶、磷酸酶在不同處理間有較大差異；種植黑麥草可顯著提高20～40 cm土層土壤的蔗糖酶活性（P<0.05）；與自然生草相比，種植紫花苜蓿和黑麥草可顯著提高土壤的過氧化氫酶活性（P<0.05），其中0～20 cm土層的過氧化氫酶活性比對照各提高13.49%，20～40 cm土層的過氧化氫酶活性比對照分別提高32.17%、19.13%；不同土層的磷酸酶活性差異明顯，0～20 cm土層的磷酸酶活性大小為黑麥草>紫花苜蓿>自然生草，而20～40 cm土層的磷酸酶活性以種植紫花苜蓿相對最高。

2.3 生草對桃園土壤有機碳、有機質含量的影響

由圖1可見，桃園生草對土壤有機碳含量的增加與生草種類有關，不同生草處理的桃園其土壤有機碳含量差異顯著（P<0.05），其中種植黑麥草的各土層有機碳含量相對最高，紫花苜蓿次之，自然生草相對最低；種植黑麥草的土壤，其 0～20 cm土層有機碳含量分別比自然生草、種植紫花苜蓿顯著提高31.61%、12.74%，20～40 cm土層分別比自然生草、種植紫花苜蓿顯著提高19.77%、9.00%（P<0.05）。

由圖2可見，不同生草處理對土壤有機質含量的影響與有機碳含量類似，各土層有機質含量高低為黑麥草>紫花苜蓿>自然生草，且0～20 cm土層的有機質含量提高更為明顯，種植黑麥草0～20 cm土層的有機質含量比自然生草提高31.66%，而20～40 cm土層有機質含量僅比對照提高19.92%。

2.4 生草對桃園土壤含水率及pH值的影響

由圖3、圖4可見， 與自然生草相比，種植黑麥草、紫花苜蓿均能顯著提高0～20 cm土層土壤的含水率、pH值（P<0.05），而20～40 cm土層影響差異不顯著（P>0.05）；種植黑麥草和紫花苜蓿的土壤其含水率、pH值相互間差異不顯著（P>0.05），說明這2種人工生草處理都能有效減少地表土壤水分的蒸發，增加土壤水分的入滲，提高土壤的含水量，同時可調節表層土壤的pH值，使土壤pH值接近中性。

3 結論與討論

目前，果園生草技術在中國推廣應用仍存在一定障礙，其中很重要的原因就是受雜草與果樹爭肥、爭水傳統觀念的影響[11]。因此，探討生草果園土壤養分、酶活性及水分等的變化規律，用科學的手段解釋果園生草對土壤的影響就十分必要。桃園生草可以增加土壤的植被覆蓋度[15]，有效減少地表土壤水分的蒸發[16]，對土壤水分含量有一定的調節作用。在本試驗中，桃園行間種植紫花苜蓿、黑麥草與自然生草相比，其土壤尤其是表層土壤的含水量有不同程度的提高，這可能是由于人工種植的草生長更為一致，植被覆蓋更為均勻，從而對地表土壤水分的散失有更好的緩沖作用。同時，人工生草能有效調節土壤pH值，降低土壤酸度，起到保水保墑的作用，這與曾丹娟等的研究結論[4]一致。

土壤N、P、K等礦質營養元素的穩定供應是保證果樹正常生長發育的前提。侯啟昌研究發現，種植白三葉可增加土壤K的質量分數，而種植紫花苜蓿可增加土壤P的質量分數[17]；曾丹娟等研究發現，果園種植黑麥草不僅能夠改善表層土壤的物理性狀，還提高了土壤水解氮、速效磷、速效鉀的含量，改善了土壤實際供肥能力[4]；李會科等研究表明，黑麥草對有機態P的活化作用強于白三葉，而白三葉提高水解N的能力強于黑麥草[18]。本試驗結果表明，不同草種對礦質元素的調控效果存在差異，種植黑麥草可增加土壤全磷、速效磷等的含量，而種植紫花苜蓿可明顯增加土壤K元素的含量。單一草種種植或許不能滿足N、P、K等多種礦質營養元素協調、均衡供應的需求[11]。

桃園生草刈割后覆蓋的草、大量的生草根系及桃樹枯枝落葉等殘體有利于土壤有機質的形成，可以提高土壤有機碳含量[2]。本試驗結果表明，桃園生草3年，種植黑麥草的土壤有機碳含量提高效果最為明顯，與李華等的研究結論[19]一致，這是因為黑麥草為冷季型牧草，在3月生長迅速，刈割時草產量顯著高于其他牧草品種[4]。土壤酶是由微生物、動植物活體及殘骸分解釋放到土壤中的一類活性物質[20]，其活性不僅反映土壤生物活性和土壤生化反應強度，還是評價土壤肥力及土壤健康的重要指標[21]。本研究表明，與自然生草相比，人工種植紫花苜蓿、黑麥草可明顯提高土壤過氧化氫酶、磷酸酶的活性，其主要原因是由于人工生草后土壤中的有機質含量相對更高，微生物可利用的營養物質更加豐富，進而增加了酶的含量和活性[22]。

總體而言，不同生草處理對土壤的影響雖有一定差別，但人工生草對桃園土壤養分的提高和理化性質的改善有較好的作用，在今后的研究與生產中應進一步根據不同區域、不同土壤類型等選擇相應的草種類型，開展草種組合選配研究，進行多草混作試驗，這對提高果園生草培肥將有重要的意義。

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